[Google Guava] 2.1-不可变集合

原文链接 译者：沈义扬

范例

public static final ImmutableSet<String> COLOR_NAMES = ImmutableSet.of(
        "red",
        "orange",
        "yellow",
        "green",
        "blue",
        "purple");

class Foo {
    Set<Bar> bars;
    Foo(Set<Bar> bars) {
        this.bars = ImmutableSet.copyOf(bars); // defensive copy!
    }
}

为什么要使用不可变集合

不可变对象有很多优点，包括：

• 当对象被不可信的库调用时，不可变形式是安全的；
• 不可变对象被多个线程调用时，不存在竞态条件问题
• 不可变集合不需要考虑变化，因此可以节省时间和空间。所有不可变的集合都比它们的可变形式有更好的内存利用率（分析和测试细节）；
• 不可变对象因为有固定不变，可以作为常量来安全使用。

创建对象的不可变拷贝是一项很好的防御性编程技巧。Guava为所有JDK标准集合类型和Guava新集合类型都提供了简单易用的不可变版本。
 JDK也提供了Collections.unmodifiableXXX方法把集合包装为不可变形式，但我们认为不够好：

• 笨重而且累赘：不能舒适地用在所有想做防御性拷贝的场景；
• 不安全：要保证没人通过原集合的引用进行修改，返回的集合才是事实上不可变的；
• 低效：包装过的集合仍然保有可变集合的开销，比如并发修改的检查、散列表的额外空间，等等。

如果你没有修改某个集合的需求，或者希望某个集合保持不变时，把它防御性地拷贝到不可变集合是个很好的实践。

重要提示：所有Guava不可变集合的实现都不接受null值。我们对Google内部的代码库做过详细研究，发现只有5%的情况需要在集合中允许null元素，剩下的95%场景都是遇到null值就快速失败。如果你需要在不可变集合中使用null，请使用JDK中的Collections.unmodifiableXXX方法。更多细节建议请参考“使用和避免null”。

怎么使用不可变集合

不可变集合可以用如下多种方式创建：

• copyOf方法，如ImmutableSet.copyOf(set);
• of方法，如ImmutableSet.of(“a”, “b”, “c”)或 ImmutableMap.of(“a”, 1, “b”, 2);
• Builder工具，如

public static final ImmutableSet<Color> GOOGLE_COLORS =
        ImmutableSet.<Color>builder()
            .addAll(WEBSAFE_COLORS)
            .add(new Color(0, 191, 255))
            .build();

此外，对有序不可变集合来说，排序是在构造集合的时候完成的，如：

ImmutableSortedSet.of("a", "b", "c", "a", "d", "b");

会在构造时就把元素排序为a, b, c, d。

比想象中更智能的copyOf

请注意，ImmutableXXX.copyOf方法会尝试在安全的时候避免做拷贝——实际的实现细节不详，但通常来说是很智能的，比如：

ImmutableSet<String> foobar = ImmutableSet.of("foo", "bar", "baz");
thingamajig(foobar);

void thingamajig(Collection<String> collection) {
    ImmutableList<String> defensiveCopy = ImmutableList.copyOf(collection);
    ...
}

在这段代码中，ImmutableList.copyOf(foobar)会智能地直接返回foobar.asList(),它是一个ImmutableSet的常量时间复杂度的List视图。
作为一种探索，ImmutableXXX.copyOf(ImmutableCollection)会试图对如下情况避免线性时间拷贝：

• 在常量时间内使用底层数据结构是可能的——例如，ImmutableSet.copyOf(ImmutableList)就不能在常量时间内完成。
• 不会造成内存泄露——例如，你有个很大的不可变集合ImmutableList<String>
  hugeList， ImmutableList.copyOf(hugeList.subList(0, 10))就会显式地拷贝，以免不必要地持有hugeList的引用。
• 不改变语义——所以ImmutableSet.copyOf(myImmutableSortedSet)会显式地拷贝，因为和基于比较器的ImmutableSortedSet相比，ImmutableSet对hashCode()和equals有不同语义。

在可能的情况下避免线性拷贝，可以最大限度地减少防御性编程风格所带来的性能开销。

asList视图

所有不可变集合都有一个asList()方法提供ImmutableList视图，来帮助你用列表形式方便地读取集合元素。例如，你可以使用sortedSet.asList().get(k)从ImmutableSortedSet中读取第k个最小元素。

asList()返回的ImmutableList通常是——并不总是——开销稳定的视图实现，而不是简单地把元素拷贝进List。也就是说，asList返回的列表视图通常比一般的列表平均性能更好，比如，在底层集合支持的情况下，它总是使用高效的contains方法。

细节：关联可变集合和不可变集合